框架结构设计原理详解
混凝土框架设计原理

混凝土框架设计原理一、背景介绍混凝土框架结构是建筑工程中常用的一种结构形式,广泛应用于高层建筑、大型公共建筑、工业厂房等领域。
其结构特点是由混凝土柱、混凝土梁和混凝土板组成,具有承载力强、刚度高、耐久性好等特点。
本文将从混凝土框架设计的原理、构造、计算等方面进行详细的介绍。
二、设计原理1.强度设计原理混凝土框架结构的强度设计原理是使结构在荷载作用下,保持稳定,满足构件的强度要求。
荷载通常包括自重荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等,设计时应按照规范要求进行综合考虑。
2.刚度设计原理混凝土框架结构的刚度设计原理是使结构具有足够的刚度,以保证其在荷载作用下不产生过大的变形。
刚度设计应考虑结构的整体刚度和构件的局部刚度,以满足使用要求。
3.稳定设计原理混凝土框架结构的稳定设计原理是使结构在荷载作用下保持稳定,防止构件的屈曲或侧移。
稳定设计通常包括构件的截面稳定和整体稳定两个方面,应按照规范要求进行综合考虑。
三、构造1.构件形式混凝土框架结构的构件包括柱、梁、板等,其中柱和梁是主要构件,板是承载地面荷载的构件。
柱通常为矩形或圆形截面,梁通常为矩形截面,板通常为矩形或T形截面。
2.连接方式混凝土框架结构的连接方式有传统的钢筋混凝土连接和新型的预制混凝土连接两种。
传统的钢筋混凝土连接通常采用钢筋焊接连接或钢筋套筒连接,新型的预制混凝土连接则采用预制混凝土构件间的机械连接等。
3.抗震构造混凝土框架结构的抗震构造是指在地震荷载作用下,保证结构稳定,减小结构的损伤程度。
抗震构造通常包括构件的加强、连接的加强和抗震支撑等。
四、计算1.荷载计算混凝土框架结构的荷载计算包括荷载分析和荷载组合两个方面。
荷载分析通常采用有限元分析方法或手算方法,计算荷载作用下各构件的内力和变形。
荷载组合则是按照规范要求将各种荷载组合起来,计算构件的最不利状态。
2.截面计算混凝土框架结构的截面计算是指确定构件截面的尺寸和配筋,以满足构件的强度和稳定要求。
框架结构设计的基本原理、重要原则和设计方法

框架结构设计的基本原理、重要原则和设计方法作者:丁维娜来源:《科技创新导报》2012年第15期摘要:在建筑物结构设计中,框架结构设计是一项重要组成部分。
它保证着建筑结构的稳定、平衡与安全,直接影响着建筑物的质量与安全。
因此,本文详细论述了框架结构设计的基本原理、重要原则和设计方法,以保证多层建筑物和高层建筑物的质量安全。
关键词:框架结构基本原理重要原则设计方法中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0042-01建筑结构设计中的框架结构,是保证建筑物结构稳定与安全的重要设计环节。
框架结构具有空间分割灵活的特性,可以灵活地配合建筑平面布置实现建筑设计构想,有利于需要较大空间的建筑结构。
因此,框架结构设计在多层建筑物和高层建筑物的结构设计中是非常重要的部分。
随着经济社会的高速发展,城市现代化进程的加深,多层建筑物和高层建筑物的不断涌现,框架结构设计已经越来越受到业内人士的重视。
1 框架结构的定义和类型1.1 定义框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
框架结构是多层房屋的主要结构形式,也是高层建筑的基本结构单元。
1.2 类型(1)按构件组成划分可分为梁板式结构和无梁式结构两种两种类型。
梁板式结构是指由梁、板、柱三种基本构件组成的骨架结构;无梁式结构是指由板和柱子组成的骨架结构。
(2)按框架的施工方法划分可分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架及装配整体框架。
现浇整体式框架是指框架全部构件均在现场浇注成整体,具有整体性和抗震性能好、构件尺寸不受标准构件限制的特点。
装配式框架是指框架全部构件采用预制装配,具有加快施工进度、提供建筑工业化程度的特点。
但是节点构造刚性差,抗震性差。
半现浇框架是指梁、柱现浇,楼板预制或现浇,预制梁板,具有梁柱整体性好、可节约模板的特点。
装配整体或框架是指预制梁、柱装配时通过局部现浇混凝土使构件连接成整体。
混凝土框架结构的隔震设计方法

混凝土框架结构的隔震设计方法一、前言随着城市化进程的加速发展和人们对建筑安全性和舒适性的要求提高,隔震技术在建筑结构设计中越来越受到重视。
混凝土框架结构是目前建筑结构中应用较为广泛的一种结构形式,如何对其进行隔震设计,是一项重要的研究课题。
本文将从混凝土框架结构的基本原理出发,介绍混凝土框架结构的隔震设计方法。
二、混凝土框架结构的基本原理混凝土框架结构是指由柱、梁、墙等构件形成的框架结构体系。
其基本原理是通过框架结构的受力特性,使结构在地震作用下发生弹性变形,从而减小地震作用的影响。
混凝土框架结构的主要抗震形式有强柱弱梁、强墙弱柱、剪力墙体系等。
1.强柱弱梁原理强柱弱梁原理是指在混凝土框架结构中,柱的承载能力应大于梁的承载能力。
这是因为在地震作用下,由于柱比梁更易受到水平荷载的作用,因此柱的抗震能力要高于梁。
2.强墙弱柱原理强墙弱柱原理是指在混凝土框架结构中,墙的承载能力应大于柱的承载能力。
这是因为墙在地震作用下起到了抵抗剪力的作用,因此墙的抗震能力要高于柱。
3.剪力墙体系剪力墙体系是指在混凝土框架结构中,设置了抵抗水平荷载的剪力墙。
剪力墙可以通过其抗剪承载能力来消耗地震能量,从而减小地震作用的影响。
三、混凝土框架结构的隔震设计方法1.减小结构刚度减小结构刚度是混凝土框架结构隔震设计的基本方法之一。
通过减小结构刚度,可以使结构在地震力作用下发生较大的位移,从而减小地震作用的影响。
具体的方法是通过调整结构的构件尺寸、间距、截面形状等参数来降低结构的刚度。
2.增强结构的弯曲能力增强结构的弯曲能力是混凝土框架结构隔震设计的另一种方法。
通过增强结构的弯曲能力,可以使结构在地震力作用下发生较大的弯曲变形,从而减小地震作用的影响。
具体的方法是增加梁的截面尺寸、设置梁柱节点处的加强筋等。
3.设置隔震层设置隔震层是混凝土框架结构隔震设计的一种常用方法。
隔震层是指在结构中增加一层隔震装置,使结构在地震作用下发生较大的相对位移,从而减小地震作用的影响。
混凝土框架结构的节点设计原理

混凝土框架结构的节点设计原理一、背景与概述混凝土框架结构作为一种常见的结构形式,其节点设计是保证整个结构安全可靠的关键。
节点作为连接结构体系中不同构件的重要部分,其设计需考虑多种因素,如强度、刚度、变形、疲劳等,同时还需满足建筑物使用功能的需求。
本文旨在全面阐述混凝土框架结构的节点设计原理,以期为工程实践提供参考。
二、节点设计的基本原则1. 强度原则节点的强度应能够承受所受荷载的作用,避免出现破坏或失效的情况。
在节点设计中,需对节点受力机理进行分析,确定节点所受荷载的类型、大小、方向和作用位置等参数,以此为依据进行节点的强度验证和设计。
2. 刚度原则节点的刚度应满足整个结构体系的刚度要求,避免出现过度变形或振动的情况。
在节点设计中,需对节点的结构形式、截面尺寸、材料性质等进行综合考虑,以满足结构体系的刚度要求。
3. 变形原则节点的变形应满足建筑物使用功能的需求,避免出现过度变形导致使用功能无法实现的情况。
在节点设计中,需对节点所受荷载的大小、方向、作用位置以及节点的构造方式、连接形式等进行分析,以满足使用功能的变形要求。
4. 疲劳原则节点的疲劳寿命应满足结构使用寿命的要求,避免出现由于疲劳引起的结构失效。
在节点设计中,需对节点的疲劳性能进行分析,确定节点的疲劳寿命,并采取相应的措施以保证结构的耐久性。
三、节点设计的具体原理1. 节点的构造方式混凝土框架结构的节点可采用不同的构造方式,如梁柱节点、梁梁节点、柱柱节点等。
在节点构造方式的选择上,需考虑节点受力特点、变形要求、施工难度、材料消耗等因素。
2. 节点的截面形式节点截面的形式对节点的强度、刚度、变形等性能影响较大,因此需根据节点所受荷载的大小、方向、作用位置等因素进行合理的选择。
常见的节点截面形式有矩形截面、T形截面、L形截面、箱形截面等。
3. 节点的连接形式节点的连接形式对节点的强度、刚度、变形等性能同样具有重要的影响。
节点连接形式应能够满足节点所受荷载的传递要求,并保证节点的整体性。
混凝土结构的框架设计原理

混凝土结构的框架设计原理一、引言混凝土结构是一种广泛应用于建筑和土木工程中的结构形式。
它具有高强度、耐久性好、可塑性强等优点,因此在建筑结构中得到广泛应用。
作为混凝土结构的主要形式之一,框架结构在建筑中也得到了广泛的应用。
框架结构是指由柱、梁、板等构件组成的刚性框架,其基本作用是承受建筑物的重量和水平荷载,并将这些荷载传递到地基上。
本文将详细介绍混凝土结构的框架设计原理。
二、框架结构的基本组成框架结构是由柱、梁、板等构件组成的。
其中,柱是框架结构的纵向承重构件,负责承受建筑物的重量和水平荷载,并将这些荷载传递到地基上;梁是框架结构的横向承重构件,用于连接柱子,将荷载从柱子传递到其他柱子或墙壁上;板是框架结构的水平承重构件,用于承受楼板和屋面的自重和外部荷载。
三、框架结构设计的基本原则1.受力平衡原则框架结构设计的首要原则是受力平衡原则。
在设计过程中,必须使结构的内力平衡,确保整个结构的稳定性和安全性。
2.合理分配荷载原则框架结构的设计必须考虑到建筑物的使用功能和荷载特点,合理分配荷载,确保结构的稳定性和安全性。
3.材料选用原则在框架结构的设计中,必须考虑材料的强度、耐久性、可塑性等因素,选用合适的材料,确保结构的稳定性和安全性。
4.钢筋混凝土一体化原则框架结构设计应尽可能采用钢筋混凝土一体化结构,以提高结构的整体性和稳定性。
5.稳定性原则框架结构设计中必须考虑结构的稳定性,采取各种措施增强结构的稳定性,确保结构的安全性。
四、框架结构设计的计算方法1.弯矩法弯矩法是框架结构计算中最常用的方法之一。
在计算过程中,首先确定结构的支座反力,然后依据支座反力计算结构的内力和弯矩大小,最后根据弯矩大小确定结构中各构件的尺寸和强度。
2.位移法位移法是框架结构计算中的另一种常用方法。
在计算过程中,首先确定结构的支座反力和初始位移,然后依据支座反力和初始位移计算结构的内力和弯矩大小,最后根据弯矩大小确定结构中各构件的尺寸和强度。
混凝土梁板框架结构设计原理

混凝土梁板框架结构设计原理一、前言混凝土梁板框架结构是建筑工程中常见的结构形式,具有较好的抗震性能和承载能力,在工程实践中被广泛应用。
本文将从设计原理、结构构造、结构计算等多个方面对混凝土梁板框架结构进行详细分析,为工程设计提供参考和指导。
二、设计原理混凝土梁板框架结构是由柱、梁、板等构件组成的框架结构,其设计原理是在满足承重和稳定的前提下,尽可能提高结构的抗震性能和使用寿命。
具体包括以下几个方面:1、承重原理混凝土梁板框架结构的承重原理是通过柱、梁、板等构件之间的相互作用来承受楼层荷载,并将荷载传递至地基。
其中,柱作为承重构件,承受下方楼板和上方楼层荷载,并将荷载传递至地基;梁作为横向承载构件,将楼板荷载传递至柱上;板作为楼面承载构件,将上方楼层荷载传递至梁上。
2、稳定原理混凝土梁板框架结构的稳定原理是通过柱的稳定性来保证整个结构的稳定。
柱的稳定性受到轴心受压能力和偏心受压能力的影响,因此,在设计时需注意柱的轴心受压比和偏心距等参数。
3、抗震原理混凝土梁板框架结构的抗震原理是通过结构的刚度和耗能能力来抵抗地震力。
其中,刚度是指结构在受到外力作用时,不发生过大的位移变形;耗能能力是指结构在位移变形过程中,能够吸收和消耗一定的能量。
因此,在设计时需充分考虑结构的刚度和耗能能力,以提高抗震性能。
三、结构构造混凝土梁板框架结构的构造主要包括柱、梁、板等构件的尺寸和布置方式。
具体包括以下几个方面:1、柱的布置柱的布置方式有多种,常见的包括网格状、框架状、交叉状等。
在柱的布置时,需考虑结构的承重和稳定性,同时兼顾结构的美观性和经济性。
2、梁的尺寸和布置梁的尺寸和布置方式也有多种,常用的有矩形梁、T形梁、箱形梁等。
在梁的设计中,需考虑梁的横向承载能力和纵向受拉能力,同时兼顾结构的刚度和美观性。
3、板的厚度和布置板的厚度和布置方式也是影响结构性能的重要因素。
在板的设计中,需考虑板的承载能力和变形能力,同时注意板与梁的连接方式和布置方式,以提高结构的抗震性能。
混凝土框架结构的设计原理

混凝土框架结构的设计原理混凝土框架结构是指建筑物的主要承重结构由混凝土构成的框架结构。
混凝土框架结构具有稳定性好、耐久性强、施工简单、成本低等优点,因此在现代建筑中得到了广泛应用。
混凝土框架结构的设计原理包括结构荷载、结构构件和结构系统三个方面。
一、结构荷载结构荷载是指建筑物在使用过程中所承受的各种力的作用,包括自重、活载和风荷载等。
混凝土框架结构的设计首先要考虑结构荷载的大小和方向,以确定结构的基本尺寸和形状。
结构荷载的大小和方向可以通过建筑物所处的地理环境和设计用途来确定。
1. 自重荷载自重荷载是指建筑物自身重量所产生的荷载。
混凝土框架结构的自重荷载主要由混凝土墙体、梁、柱等构件的重量所组成。
计算自重荷载时需要考虑混凝土的密度、结构构件的尺寸和数量等因素。
2. 活载荷载活载荷载是指建筑物使用过程中所承受的人员、设备、货物等产生的荷载。
混凝土框架结构的活载荷载主要由建筑物使用的用途和功能所决定。
例如,住宅楼的活载荷载主要由住户的人数和家具等用品所产生的荷载组成。
3. 风荷载风荷载是指风对建筑物所产生的荷载。
混凝土框架结构的风荷载主要由建筑物所处的地理环境和建筑物的高度、形状等因素所决定。
风荷载的大小和方向对混凝土框架结构的设计有很大的影响。
二、结构构件结构构件是指混凝土框架结构中承受和传递荷载的各个构件,包括墙体、梁和柱等。
结构构件的设计需要充分考虑荷载的大小和方向,以保证结构的稳定性和安全性。
1. 墙体墙体是混凝土框架结构中承受垂直荷载的主要构件,主要承受自重荷载和活载荷载。
墙体的设计需要考虑墙体的厚度、高度和材料等因素。
墙体的厚度和高度需要根据荷载的大小和方向来确定,而墙体的材料可以根据建筑物的用途和地理环境来选择。
2. 梁梁是混凝土框架结构中承受水平荷载的主要构件,主要承受自重荷载和风荷载。
梁的设计需要考虑梁的截面尺寸、长度和材料等因素。
梁的截面尺寸和长度需要根据荷载的大小和方向来确定,而梁的材料可以根据建筑物的用途和地理环境来选择。
钢结构框架的设计原理与构造要点

钢结构框架的设计原理与构造要点钢结构框架是一种重要的结构形式,广泛应用于建筑工程、桥梁等领域。
其设计原理与构造要点是工程师在进行设计时需要重点考虑的因素。
本文将介绍钢结构框架的基本原理和设计要点。
一、钢结构框架的设计原理1.1 强度与稳定性钢结构框架的设计首先要保证足够的强度和稳定性。
在设计中,要考虑结构的受力情况、材料的强度和稳定性以及荷载等因素,选取合适的截面形状和尺寸,确保结构在各种力作用下能够保持稳定。
1.2 刚度与变形钢结构框架要能够满足一定的刚度要求,并在受力下尽量减小变形。
在设计中,要合理确定构件的截面尺寸和布置,通过采用适当的刚连接来提高结构的整体刚度,同时考虑材料的塑性变形,使得结构在荷载作用下变形较小。
1.3 功能要求钢结构框架的设计需根据实际使用要求,考虑其功能性。
如建筑工程中,需满足室内空间需求,保证结构的稳定性与美观性;桥梁工程中,需考虑通行要求,包括承载能力、抗风、抗震性能等。
二、钢结构框架的构造要点2.1 材料选择钢结构框架的材料选择至关重要。
一般选用高强度钢材,如Q345、Q420等,以满足设计要求。
同时,还需考虑钢材的抗腐蚀性,可以采用防腐涂层或不锈钢材料。
2.2 截面设计钢结构框架的截面设计是决定结构强度和稳定性的关键因素。
截面形状的选择应根据受力情况和结构要求进行合理设计,常见的截面形式有工字形、H形和管状等。
在设计中要考虑构件的弯曲承载能力、抗压能力和抗剪能力等。
2.3 节点连接钢结构框架的节点连接应具备足够的刚度和强度,保证节点的承载能力。
可采用焊接、螺栓连接等方式,具体选择要根据设计要求和现场施工条件来确定。
2.4 防火设计钢结构框架的防火设计是重要的安全要求。
可通过在钢材表面覆盖防火涂层或采用阻燃材料进行包覆等方式来提高结构的防火性能。
2.5 施工工艺与质量控制钢结构框架的施工工艺和质量控制是保证结构质量的关键。
采用先进的施工工艺,严格控制构件的制造和安装质量,确保结构的加工精度和连接质量。
详解框架结构设计原理

详解框架结构设计原理框架结构是多层建筑物最经常使用的结构形式之一,该结构以其传力明确而简捷的特点,被结构发明家所青睐。
主塔的构件受力形式以受弯为主,杆件可以采用各种延性材料,形成钢框架、钢筋混凝土框架、劲性混凝土框架、木框架等多种框架形式。
不论哪一种,其宏观剪应力状况是相同的。
在这里,以钢筋铸铁框架为例,阐述框架结构的各种特点。
框架结构房屋的在结构上组成框架结构的组合成包括梁、板、柱、以及基础。
梁与柱的节点为从刚节点,个别情况下做成半铰节点。
柱的基础多为刚性节点基础,有时做成铰节点。
框架结构属于超静定结构,在力学计算中,通常称之为刚架。
柱基座是框架的主要承重构件、抗侧向力构件,是框架的关键性构件。
框架结构的柱多为矩形,从室内看,一般突出于墙面。
近几年,随着计算技术的发展,也随着入们对于室内空间要求的提高,异型柱逐渐流行,“L”、“T”、“十”状的柱也有使用。
在一些大型建筑中,圆形柱也有采用。
梁梁在框架中起着双重作用,一方面梁承接着板的荷载,并将其传递至柱上所,并进而通过柱联结至基础;另一方面,梁也在协调着柱的内力,与柱共同承担竖向与发展水平荷载,这在框架各种荷载作用下的弯矩与剪上能,可以清楚地看到。
框架与框架之间的梁称为联系梁,理论上联系汪不承担荷载,仅仅连接框架。
实际上,联系梁也要调整框架不均匀的受力光滑作用,促使框架受力愈加均衡。
同时部分联系梁也着板所传来的荷载。
板瓦片板是不仅直接承担垂直荷载的构件,而且对于水平荷载,板所起到的作用也是十分重要的。
板是重要的确保板框架结构空间刚度的构件——板的平面内刚度极大,甚至可以被普遍认为是无穷大,因此可以起到对于各个柱所承担的侧向进行整体协调的作用,还可以有效平衡各个框架之间的受力不均匀。
在楼梯间处,由于没有连续的梁柱,生活空间刚度大大折减,要靠四角的存储空间柱来稳固这一不利空间,因此很多技术人员将楼梯间楼梯间四角的柱设计成相对较大的尺度。
梁与板一般采用钢筋混凝土整体钢筋,才能保证这些空间刚度,环保楼板不能满足要求,因此对于抗震地区,现浇楼板是必须的。
建筑结构设计原理解析从基础到高层

建筑结构设计原理解析从基础到高层建筑结构设计是指在建筑物的整体设计中,针对建筑物的承载力、稳定性和耐久性等方面进行合理的设计和构造。
它是建筑设计中非常重要的一部分,直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。
本文将从基础到高层,对建筑结构设计的原理进行解析。
一、基础设计原理建筑的基础是整个建筑的重要支撑部分,承载着整体重量,并将荷载传递到地基上。
基础的设计原理主要包括以下几个方面:1. 基础承载力计算:根据建筑物的类型、结构形式、地质条件等因素,计算基础承载力,以保证建筑物的安全性。
2. 基础形式选择:根据不同的建筑物类型和地质条件,选择合适的基础形式,如浅基础、深基础等。
3. 基础防水设计:在基础设计中考虑防水措施,避免地下水对基础的侵蚀,保证基础的安全性和稳定性。
二、框架结构设计原理框架结构是一种常用的建筑结构形式,主要由柱、梁和面板构成,具有刚性好、稳定性强的特点。
框架结构设计的原理主要包括以下方面:1. 框架构件的选择:根据建筑物的功能和荷载要求,选择合适的框架构件,如钢结构、混凝土结构等。
2. 承载体系的设计:确定框架结构的梁、柱、面板等构件的位置和布置,保证整体结构的稳定性。
3. 钢筋混凝土结构设计:对于混凝土结构,需要考虑钢筋的布置和混凝土的强度设计,以提高结构的承载能力。
三、楼板结构设计原理楼板是建筑物的平面承重构件,负责承载人员活动和荷载的传递。
楼板结构设计的原理主要包括以下几方面:1. 楼板材料的选择:根据建筑物的用途和荷载要求,选择适合的楼板材料,如钢筋混凝土楼板、轻质楼板等。
2. 楼板厚度设计:根据荷载要求和材料性能,确定楼板的厚度,并进行布置和加劲措施,以保证楼板的稳定性。
3. 楼板防火设计:考虑到建筑物的消防安全要求,进行楼板的防火设计,选择合适的防火材料和防火措施。
四、高层建筑结构设计原理高层建筑结构设计是建筑结构设计中的一项重要内容,由于高层建筑的地下室深度、高度等特殊性,需要考虑更多的因素。
框架结构设计的基本原理、重要原则和设计方法

建筑结构设计中的框架结构,是保证建筑物结构稳定与安全的重要设计环节。
框架结构具有空间分割灵活的特性,可以灵活地配合建筑平面布置实现建筑设计构想,有利于需要较大空间的建筑结构。
因此,框架结构设计在多层建筑物和高层建筑物的结构设计中是非常重要的部分。
随着经济社会的高速发展,城市现代化进程的加深,多层建筑物和高层建筑物的不断涌现,框架结构设计已经越来越受到业内人士的重视。
1 框架结构的定义和类型1.1定义框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
框架结构是多层房屋的主要结构形式,也是高层建筑的基本结构单元。
1.2类型(1)按构件组成划分可分为梁板式结构和无梁式结构两种两种类型。
梁板式结构是指由梁、板、柱三种基本构件组成的骨架结构;无梁式结构是指由板和柱子组成的骨架结构。
(2)按框架的施工方法划分可分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架及装配整体框架。
现浇整体式框架是指框架全部构件均在现场浇注成整体,具有整体性和抗震性能好、构件尺寸不受标准构件限制的特点。
装配式框架是指框架全部构件采用预制装配,具有加快施工进度、提供建筑工业化程度的特点。
但是节点构造刚性差,抗震性差。
半现浇框架是指梁、柱现浇,楼板预制或现浇,预制梁板,具有梁柱整体性好、可节约模板的特点。
装配整体或框架是指预制梁、柱装配时通过局部现浇混凝土使构件连接成整体。
结构的整体性和抗震性介于现浇和装配式构件之间,保证了节点的刚度,比现浇形式节省模板,能够加快施工进度,但也增加了后浇混凝土的工序。
(3)按材料组成区分可分为钢框架和混凝土框架钢框架是指有钢梁或钢柱组成的能承受垂直和水平荷载的结构。
混凝土框架是指由混凝土为汉族要材料建造的工程结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。
2 框架结构设计的基本原理在建筑结构中框架结构设计的基本原理主要包括两个方面:一是建筑结构的荷载,二是极限状态设计法。
框架支撑结构的设计原理与模型建立

框架支撑结构的设计原理与模型建立框架支撑结构是现代建筑设计中常见的一种结构形式,它是通过多个框架组成的支撑结构来承受建筑物的重力和外部力,从而保证建筑物的安全性和稳定性。
在设计框架支撑结构时,需要考虑多个因素,包括结构的强度、刚度、稳定性等,同时还需要根据具体的使用要求和建筑物的风格进行设计。
本文将介绍框架支撑结构的设计原理和模型建立方法。
一、框架支撑结构的设计原理1.结构强度与刚度的设计原理在框架支撑结构的设计中,需要考虑结构的强度和刚度。
强度是指结构可以承受的最大载荷,而刚度是指结构在受力时的抗变形能力。
为了确保结构的强度和刚度,需要采取合适的截面形状和梁柱尺寸,以及适当的连接方式和节点布置。
此外,也需要考虑结构的荷载情况,根据建筑物的使用要求和建筑物本身的重量进行设计。
2.稳定性的设计原理在框架支撑结构的设计中,稳定性也是十分重要的一点。
稳定性是指结构在受到力作用时不易失稳。
为了保证结构的稳定性,一方面需要考虑结构的形状,尽量采用规则的形状,减少结构中出现的不稳定因素;另一方面需要考虑结构的支承条件,确保结构在承受外部荷载时不会失稳。
3.材料的选择原理框架支撑结构的设计需要考虑材料的选择。
在选择材料时,需要考虑材料的强度、刚度、稳定性等性能指标,以及材料的成本和可靠性。
常见的材料包括混凝土、钢材、木材、玻璃等。
在选择材料时,需要根据建筑物的使用要求和建筑物的风格进行选择,以满足建筑物的外观和使用需求。
二、框架支撑结构的模型建立方法在进行框架支撑结构的设计时,需要先根据建筑物的形状和荷载情况,建立结构的数学模型。
数学模型是指用数学语言描述建筑物结构的数学方程组,通过求解这些方程组,可以得到结构的各种力学指标。
常见的模型建立方法包括刚度法、位移法、能量法等。
刚度法是最常用的一种建模方法,它将结构分解成若干个单独的梁柱和节点,然后根据梁柱的刚度和节点的连接方式,建立结构的刚度矩阵。
通过求解结构的刚度矩阵,可以得到结构的内力和位移分布。
建筑结构的种类和设计原理

建筑结构的种类和设计原理建筑结构是建筑物的骨架,它对于建筑物的安全性、稳定性和承载能力至关重要。
在建筑设计过程中,设计师需要选择适当的结构类型并了解相应的设计原理。
本文将介绍建筑结构的几种常见类型以及它们的设计原理。
一、框架结构框架结构是一种常见的建筑结构类型,通常用于大跨度建筑物如高层建筑、桥梁等。
其设计原理是利用柱、梁和横向水平支撑构成一个框架,通过荷载的传递和分散来保证建筑物的稳定性。
框架结构的一个关键特点是柱与梁之间的刚性连接,以抵抗外部荷载的影响。
二、砖木结构砖木结构是一种传统的建筑结构类型,在中国古代建筑中广泛应用。
它的设计原理是利用砖与木材通过一定的方式相互联结,形成一个相对稳定的结构。
砖木结构的优势在于其材料易获取、施工简单、具有一定的抗震性能等特点。
三、钢结构钢结构是一种现代化建筑结构类型,其主要构件是钢材。
它的设计原理是利用钢材的高强度、高韧性和可塑性来构建建筑物的骨架,以满足复杂的荷载要求。
钢结构具有重量轻、施工周期短、可拆卸性强等优势,常用于大型工业建筑、体育场馆等场所。
四、混凝土结构混凝土结构是一种常见的建筑结构类型,其主要构件是混凝土。
其设计原理是将混凝土与钢筋相结合,利用混凝土的压力性能和钢筋的拉力性能来实现力的平衡。
混凝土结构具有耐久性强、可塑性好、隔热性能好等特点,广泛应用于住宅、商业建筑等领域。
五、薄壳结构薄壳结构是一种特殊的建筑结构类型,其主要特点是薄且曲面形状。
薄壳结构的设计原理是通过曲线表面的形变来分散荷载,使得建筑物在力的作用下能够保持稳定。
薄壳结构常见于体育馆、展览馆等建筑物中,它不仅具有艺术性和美观性,还能够满足建筑物对大跨度无遮挡空间的需求。
总结:建筑结构的种类多种多样,每一种结构类型都有其独特的设计原理。
在建筑设计中,设计师需要根据建筑物的功能、要求和环境特点来选择适合的结构类型,并合理运用设计原理来保证建筑物的安全性、稳定性和承载能力。
通过对建筑结构类型和设计原理的了解,我们能够更好地理解建筑物的构造和设计思想,为建筑领域的发展和创新提供更多的可能性。
混凝土框架结构原理

混凝土框架结构原理混凝土框架结构原理一、引言混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式,其主要由混凝土柱、混凝土梁、混凝土墙板等构件组成。
其主要特点是抗震性能好、耐久性高、可塑性强等。
本文将从混凝土框架结构的构件设计、荷载作用、抗震设计、施工工艺等各方面进行详细介绍。
二、混凝土框架结构的构件设计1.混凝土柱混凝土柱是混凝土框架结构中的重要构件之一,其主要作用是承受建筑物的自重和荷载,并将其传递到地基上。
混凝土柱的设计需要考虑以下几个方面:(1)承载力:混凝土柱的承载力是指其能够承受的最大荷载。
其承载力的大小与混凝土的强度、截面形状、尺寸、受力方式等因素有关。
(2)稳定性:混凝土柱的稳定性是指其在承受荷载时不会发生倾覆或破坏的能力。
其稳定性的大小与柱的高度、截面形状、受力方式等因素有关。
(3)滞回性能:混凝土柱的滞回性能是指其在承受地震荷载时的变形能力。
其滞回性能的大小与柱的材料、截面形状、尺寸、配筋等因素有关。
2.混凝土梁混凝土梁是混凝土框架结构中的横向构件,其主要作用是承受楼板和墙板的重量,并将其传递到柱上。
混凝土梁的设计需要考虑以下几个方面:(1)承载力:混凝土梁的承载力是指其能够承受的最大荷载。
其承载力的大小与混凝土的强度、截面形状、尺寸、受力方式等因素有关。
(2)挠度:混凝土梁的挠度是指其在承受荷载时的弯曲变形。
其挠度的大小与梁的材料、截面形状、尺寸、荷载大小等因素有关。
(3)剪力承载力:混凝土梁在承受荷载时还需要承受剪力。
其剪力承载力的大小与梁的材料、截面形状、尺寸、受力方式等因素有关。
3.混凝土墙板混凝土墙板是混凝土框架结构中的竖向构件,其主要作用是承受侧向荷载,保证建筑物的稳定性和抗震性能。
混凝土墙板的设计需要考虑以下几个方面:(1)厚度:混凝土墙板的厚度是指其在受力时所承受的压应力的大小。
其厚度的大小与墙板的高度、宽度、受力方式等因素有关。
(2)配筋率:混凝土墙板需要加入钢筋进行加固,其配筋率的大小与墙板的厚度、荷载大小、钢筋的强度等因素有关。
某装配式混凝土框架结构设计实例分析

某装配式混凝土框架结构设计实例分析装配式混凝土框架结构是一种快速、高效、环保的建筑结构,近年来在建筑行业得到了广泛应用。
本文将以某装配式混凝土框架结构设计实例为例,分析其设计原理和结构特点,以及在实际应用中的优势和应用范围。
1. 设计原理某装配式混凝土框架结构设计实例基于现代建筑的设计理念,结合了混凝土优势和装配式建筑的特点,采用了模块化设计和标准化生产的方法。
设计师在建筑结构设计过程中充分考虑了结构的稳定性、承载能力和抗震性,保证了建筑的安全性和耐久性。
2. 结构特点该装配式混凝土框架结构采用了框架结构,主体结构采用了预制混凝土构件,包括柱、梁、楼板等,然后通过螺栓连接或焊接成型。
这种设计结构具有构件标准化、加工精度高、质量稳定等特点,能够提高施工效率和质量,减少了现场施工的难度和风险。
3. 优势与传统的施工方式相比,装配式混凝土框架结构具有很多优势。
装配式建筑结构具有生产、质量、环保和节能等优势,提高了建筑的整体性能。
装配式混凝土框架结构由于采用了标准化构件,可以节约大量的施工时间和人力成本,减少了建筑垃圾和施工污染。
这种结构设计还提高了建筑的抗震性能和耐久性能,提高了建筑的安全性和可靠性。
4. 应用范围装配式混凝土框架结构在建筑行业得到了广泛应用,尤其适合于高层建筑、公共建筑、商业建筑等多层和大跨度建筑的结构设计。
这种结构设计也适合于别墅、住宅、工业厂房等各种类型的建筑,可以满足不同类型建筑的结构需求。
5. 结语装配式混凝土框架结构设计具有很多优势,包括施工方便、质量可控、节约成本等,适合于各种类型的建筑。
随着科技的不断进步和建筑结构设计理念的不断创新,相信装配式混凝土框架结构将会在未来得到更加广泛的应用和发展。
带你详细了解框架结构的设计原理

带你详细了解框架结构的设计原理框架结构的设计原理是指在软件开发中,为了满足应用程序可靠性、可维护性、可扩展性的需求而制定的软件架构,通过对整个应用程序的拆分和组织,使得不同的模块可以相互协作,达到提高软件开发效率、降低开发成本和提高软件质量的目的。
框架结构的设计原理需要考虑以下三个方面:1. 模块划分:将整个应用程序按照功能模块分开,每个模块完成特定的功能。
这样设计的目的是为了降低模块之间的耦合度,方便后期维护和扩展。
在模块划分时,需要考虑应用程序的功能需求和整个系统的架构设计,将每个功能模块进行划分,尽可能的降低模块之间的依赖关系。
2. 模块架构:每个功能模块在实现时需要按照一定的架构设计,保持代码结构的整洁,方便查找和修改。
在模块架构设计中,需要考虑模块的数据结构、业务逻辑和交互方式等因素,保证每个模块都具有良好的可读性和可扩展性。
3. 模块互动:当每个模块实现时,需要考虑模块之间的互动方式,保证每个模块之间都能够协同工作,并达到预期效果。
在模块互动方面,需要考虑模块之间的数据传输方式、接口规范和消息通信等,保障模块之间的互动正常进行。
在具体的框架结构设计过程中,可以使用MVC(Model-View-Controller)的设计模式,即将整个应用程序分为三个模块:模型层、视图层和控制层。
1. 模型层:包括整个程序所需的数据结构、业务逻辑和数据存取方式。
模型层负责处理业务逻辑,对外和其他模块一般并不直接交互。
2. 视图层:提供了用户的输入方式和应用界面的展示方式。
视图层可以是一个界面或者多个用户界面的组合,用户通过视图层与程序交互。
3. 控制层:控制层是整个应用程序的反应器,用于响应用户输入事件、调用模型层处理数据和状态变化,并将处理后的结果显示在视图层上。
总体来说,框架结构的设计原理是为了保证应用程序的可靠性、可维护性和可扩展性。
框架结构的设计要从模块划分、模块架构和模块互动三个层面来进行设计。
建筑结构设计原理全解析

建筑结构设计原理全解析一、引言在建筑设计中,结构设计是一个至关重要的环节。
它涉及到建筑的稳定性、安全性和整体结构布局。
本文将全面解析建筑结构设计的原理。
二、载荷计算原理结构设计的首要任务是对建筑物所承受的载荷进行合理的计算。
载荷可以分为静载荷和动载荷两类。
静载荷包括自重、使用荷载和附加荷载,而动载荷则包括风荷载、地震荷载等。
合理的载荷计算可以确保建筑物在各种外力作用下保持安全和稳定。
三、结构布局原则结构布局是指建筑的各个构件排列和连接方式。
它直接影响建筑物的整体强度和稳定性。
在结构布局中,需要考虑建筑物的功能需求、平面布局、空间形态和外部环境等因素。
合理的结构布局要求构件之间紧密配合,力的传递途径清晰,并且能够最大限度地减小结构的应力集中。
四、结构材料选择原则在结构设计中,选择合适的结构材料对于保证建筑物的稳定性和安全性至关重要。
常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和木结构等。
不同类型的材料具有各自的特点和适用范围。
例如,钢筋混凝土在承受压力方面具有优势,而钢结构则在大跨度和高度的建筑中具有较好的应用性能。
五、结构计算与分析原理结构计算和分析是确定建筑物受力性能的关键步骤。
它包括了静力学和动力学分析。
静力学分析主要用于计算结构在静态载荷作用下的受力情况,例如各构件的应力、位移等。
而动力学分析则用于评估结构在动态载荷下的响应,例如地震荷载引起的结构振动。
通过结构计算和分析,可以为结构设计提供科学的依据。
六、梁、柱和墙体设计原理在建筑结构设计中,梁、柱和墙体是承担荷载的主要构件。
它们的设计原理包括强度计算、刚度设计和稳定性评估等。
梁的设计要考虑其跨度、受力形态和承载荷载等因素。
柱子的设计则需考虑其受压和受拉的能力,以及防止局部失稳的措施。
墙体的设计要考虑其稳定性和承载力等要求。
七、框架结构设计原理框架结构是常见的建筑结构形式之一。
它由梁、柱和框架构成,能够有效地承担和传递荷载。
框架结构设计原理包括确定各构件的尺寸、节点的刚度和连接方式等。
建筑结构梁柱与框架的设计原理

建筑结构梁柱与框架的设计原理建筑是人类生活、工作和娱乐的空间,其结构设计是确保建筑安全和稳定的重要因素。
在建筑结构设计中,梁柱与框架是最基本的组成部分。
本文将介绍建筑结构梁柱与框架的设计原理,以及其在建筑工程中的重要性。
一、梁柱的设计原理梁和柱是建筑结构中承载荷载的主要元件,其设计需要考虑力学原理和结构的稳定性。
1.1 梁的设计原理梁是横跨于柱子之间的水平结构,其承载荷载的能力与其几何形状和材料性能密切相关。
梁的设计原理包括以下几个方面:首先,根据梁的受力情况确定梁的截面形状和尺寸。
梁受力主要包括弯矩、剪力和轴力,因此在设计中需要根据荷载大小和梁的跨度来确定合理的截面形状和尺寸。
其次,选择合适的梁材料。
梁材料的选择需要考虑诸多因素,包括荷载大小、使用环境、经济性等。
常用的梁材料有钢筋混凝土、钢结构和木材等,根据不同的需求选择适合的材料。
最后,进行梁的细部设计。
梁的细部设计涉及到连接方式、加固措施以及防止裂缝的设计等。
通过合理的细部设计可以提高梁的受力性能和使用寿命,确保建筑的安全性。
1.2 柱的设计原理柱是直立的垂直结构,主要承受垂直荷载和轴向力。
柱的设计原理需要考虑结构的稳定性和抗压性能。
首先,根据柱的受力情况确定柱截面形状和尺寸。
柱的受力以压力为主,因此需要根据荷载大小和高度来确定合适的截面形状和尺寸。
其次,选择合适的柱材料。
柱材料的选择同样需要综合考虑荷载大小、使用环境和经济性等因素。
常用的柱材料有钢筋混凝土、钢结构和砖石等,根据具体需求选择适当的材料。
最后,进行柱的细部设计。
柱的细部设计包括柱与地基的连接、柱与梁的连接以及加固措施等。
合理的细部设计可以提高柱的受力性能和整体稳定性,保证建筑结构的安全性。
二、框架的设计原理框架是建筑结构中的重要组成部分,其由梁柱和连接构件组成。
框架结构的设计原理主要包括以下几个方面:2.1 框架结构的稳定性框架结构的稳定性是指其能够抵抗外力作用下的倾覆和变形。
框架结构d值法计算原理及其设计过程

框架结构d值法计算原理及其设计过程说起框架结构,咱们建筑界的大咖之一,简直就是高楼大厦、桥梁、工厂等的“脊梁骨”!但你知道吗,设计一个稳稳当当的框架结构,可不是闷头乱设计就行,得有一套科学的计算方法。
说到这个,大家可能会想到各种复杂的公式、难懂的理论,但今天我给大家介绍一个既高效又容易理解的计算方法——框架结构d值法。
这可不是随便哪家设计院自创的“神秘法宝”,它可是有着多年历史的稳重“老干部”了。
听起来是不是有点复杂?别怕!我带你一步步走,保准不费劲。
一、框架结构d值法的计算原理咱得明白一个事儿,框架结构的安全性和稳定性是设计中的重中之重。
要知道,建筑物会受各种各样的荷载影响,不管是风、地震,还是人流量都能对它产生压力。
如果不精确计算这些力的作用点和分布,那建筑设计岂不是拿自己的生命开玩笑?d值法的出现,正是为了在这种情况下帮助工程师更好地计算力的传递过程。
说白了,就是通过数学模型把这些复杂的力,给它“捆绑”在一起,搞清楚它们是怎么“走动”的,最终保证框架的稳固。
这个“d”字母可不是随便来的,它代表了一个框架节点的位移量,通俗点说,就是节点受力后的“晃动”程度。
通过这些“晃动”,你就能知道结构的变形和应力集中在哪儿,哪里需要加固,哪里可以减轻负担。
听起来就像是给大楼做个健康体检一样。
二、d值法的设计过程听明白了d值法的大概意思,接下来咱们说说设计过程。
咱们得确定框架的基本参数,比如框架的高度、宽度、跨度,当然了,还得考虑到荷载的大小和分布,这些可都是设计的基础。
就像盖房子一样,设计师得先量好每一根柱子的尺寸,计算好墙壁的厚度。
然后,我们需要根据这些参数,选择合适的构件材质。
比如钢筋混凝土、钢材等等。
这个时候,你可千万不能马虎,材料不对,设计的再好也没用。
然后,咱们进入了最关键的环节——计算!没错,计算时要用到d值法的公式。
这个公式虽然看上去很“高大上”,但其实也并不复杂。
简单来说,就是通过已知的荷载和结构参数,计算出各个节点的位移量,再根据这些位移量来判断结构的变形情况。
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框架结构设计原理详解框架结构是多层建筑物最经常使用的结构形式之一,该结构以其传力明确而简捷的特点,被结构工程师所青睐。
框架结构的构件受力形式以受弯为主,杆件可以采用各种延性材料,形成钢框架、钢筋混凝土框架、劲性混凝土框架、木框架等多种框架形式。
不论哪一种,其宏观受力状况是相同的。
在这里,以钢筋混凝土框架为例,阐述框架结构的各种特点。
框架结构房屋的结构组成框架结构的组成包括梁、板、柱、以及基础。
梁与柱的节点为刚节点,个别情况下做成半铰节点。
柱的基础多为刚性节点基础,有时做成铰节点。
框架结构属于超静定结构,在力学计算中,通常称之为刚架。
柱柱是框架的主要承重构件、抗侧向力构件,是框架的关键构件。
框架结构的柱多为矩形,从室内看,一般突出于墙面。
近几年,随着计算技术的发展,也随着入们对于室内空间要求的提高,异型柱逐渐流行,“L”、“T”、“十”形状的柱也有使用。
在一些大型建筑中,圆形柱也有采用。
梁梁在框架中起着双重作用,一方面梁承接着板的荷载,并将其传递至柱上,并进而通过柱传递至基础;另一方面,梁也在协调着柱的内力,与柱共同承担竖向与水平荷载,这在框架各种荷载作用下的弯矩与剪力图上,可以清楚地看到。
框架与框架之间的梁称为联系梁,理论上联系梁不承担荷载,仅仅连接框架。
实际上,联系梁也要调整框架不均匀的受力作用,促使框架受力更加均衡。
同时部分联系梁也承担着板所传来的荷载。
板板是不仅直接承担垂直荷载的构件,而且对于水平荷载,板所起到的作用也是十分重要的。
板是重要的保证框架结构空间刚度的构件——板的平面内刚度极大,甚至可以被认为是无穷大,因此可以起到对于各个柱所承担的侧向受力进行整体协调的作用,还可以有效平衡各个框架之间的受力不均匀。
在楼梯间处,由于没有连续的楼板,空间刚度大大折减,要靠四角的柱来稳固这一不利空间,因此很多工程师将楼梯间四角的柱设计成相对较大的尺度。
梁与板一般采用钢筋混凝土整体浇筑,才能保证这种空间刚度,装配式楼板不能满足要求,因此对于抗震地区,现浇楼板是必须的。
墙框架结构的墙体仅仅是填充性的墙体,即为分隔与围护的作用,不承担任何重量与作用。
没有墙体,框架结构仍然存在。
因此,墙体要与框架可靠的相连,防止在意外受力时被甩出结构,但又要避免连接过密而与框架形成整体工作体系,改变框架的受力状态。
由于框架柱是各自独立的将上部荷载传递至地面的,可以对于每一根柱单独设计其基础,因此框架多采用柱下独立基础。
但有时由于荷载较大或地基相对软弱,以及各个独立基础下的土层的差异,独立基础之间会形成地基的不均匀变形,从而导致地上结构的裂缝;或由于独立基础面积过大,在实际施工中已经形成各个基础的相连状态,此时设计者也经常选择柱下条形基础。
一方面柱下条形基础可以调整柱之间的受力,使地基承担的荷载更加均匀,另一方面条形基础的基底面积要大于独立基础,更有利于基础对于荷载的承担与分布,提高了基础的整体性。
条形基础可以设计成单向的平行的条形基础,也可以设计成相互交叉形式的交叉梁式基础,后者的整体性更好。
对于较高层的框架结构,或地质状况相对较软弱的区域,框架结构的基础也可以选择筏板式基础——以一块筏板将各个柱子连在一起,协调柱子之间的作用,形成整体性的基础,更有利于荷载的传递。
筏板基础施工极为方便,但是由于筏板较为厚大,混凝土用量较多,因此在选择时宜慎重。
基础与基础之间一般设有基础梁,其作用是平衡柱所承担的弯矩,减小基础由于弯矩作用产生的偏心。
框架结构房屋的结构组成计算平面由于框架结构横向柱数量较少,刚度较弱,同时也由于计算技术的制约,传统的框架结构设计多进行横向平面结构的设计计算,将横向的梁在设计中做成框架梁。
而相对横向结构的纵向柱较多,刚度较大,一般仅作构造处理,纵向的框架与框架之间联结的梁,则被做成联系梁。
但随着现代建筑体形的复杂化与计算技术的发展,现代框架结构有时已经很难明显的区分框架梁与联系梁了。
框架结构一般采取正交矩形柱网的方式,并在整体平面上也形成矩形。
当然这并非绝对,计算技术的发展已经可以保证现代的工程技术入员,在面对任何复杂的平面时,均可以做出满意的设计。
计算荷载传递框架结构中,受力主要是垂直力与水平力两类。
垂直荷载源于自重、以及各种活荷载,除非特殊荷载,多数垂直荷载被设计成均布荷载,可能直接作用在框架上(楼板搭载框架梁上),也可能通过其他构件(次梁)以集中荷载的方式传递至框架上(楼板搭在非框架梁的次梁上,再由次梁传递至框架梁上)。
框架结构的垂直荷载通过梁板体系来承担,进而传给柱,由柱传给基础。
水平荷载主要是由风与地震的作用产生的。
由于楼板承担了建筑中主要的重量,地震时在楼板高度处会产生巨大的地震作用力,因此一般将水平地震荷载简化为作用在楼板高度处的水平集中力。
框架所承担的风力作用在建筑物的侧墙上,进而通过侧墙传递至承担墙体的框架梁上,因此风荷载对于框架也可以简化为集中作用。
也就是说,水平荷载作用的简化结构是作用于各个层高处的水平集中荷载。
框架结构的内力图从内力图可以看出,框架结构的梁、柱是共同协调受力的,除了等跨结构的中柱在垂直荷载作用下,可以不承担弯矩以外,其他各种情况下,柱子均要受弯。
这对于顶层柱来讲,由于轴向作用的荷载较小,而弯矩作用表现得就更加明显。
框架结构的计算方法简述在实际的工程设计中,框架结构的内力基本上采用计算机进行精确分析完成。
但手工算法也时有采用,主要是对于简单的框架进行初步分析,了解手工算法,对于掌握框架结构的力学概念与结构构造,是十分重要的。
1.竖向荷载作用下的近似计算——分层计算法。
由精确分析法与弯矩图可知,在竖向荷载作用下,多层多跨框架侧移较小,各层荷载对其他层杆件的内力影响也较小,因此可以在计算中进行简化。
分层计算法的基本假定为:在竖向荷载作用下,可以忽略框架的侧向位移,忽略本层梁上的竖向荷载对于其他各层梁的内力的影响。
此时,多层框架可以按单层框架进行求解,在误差允许的范围内,大大简化了计算过程。
2.水平荷载作用下的近似计算——反弯点法。
框架结构所受的水平荷载(地震力、风力)可简化成节点上的水平集中力。
在集中力作用下,框架梁、柱弯矩图均为直线,且杆件都有一个反弯点——弯矩为0的点。
如果能求出反弯点的位置和反弯点处的剪力,则框架梁、柱的内力图即可求出。
当框架横梁线刚度与柱的线刚度之比大于3时,框架上部各层节点实测转角很小,可在计算中进行简化与忽略。
在计算中基本假定为:在确定各柱间的剪力分配时,认为框架横梁的线刚度与柱的线刚度之比为无穷大,则上下柱端只有侧移而无转角,且同一层柱中各端的侧移相等;在确定各柱反弯点的位置时,认为除底层外,各层柱的上下端转角相等。
这样,饭碗点的位置就确定在了柱的中部,采用剪力分配法,就可以求得框架结构的内力图。
(剪力分配法见排架一节)3.水平荷载作用下的改进反弯点法——D值法。
改进的反弯点法是在分析多层框架受力和变形特点的基础上,提出修正柱的抗侧移刚度和调整反弯点高度的方法。
修正后柱的抗侧移刚度以D来表示,称为D 值法。
它的两项改进为:其一,增加了柱的侧移刚度修正系数,反映了由于节点转动降低柱抵抗侧移的能力,可以根据梁柱线刚度比值计算柱侧移刚度;其二,调整反弯点高度,经分析发现,拄的反弯点高度与该柱上下两端转角大小有关,因此柱的反弯点并不一定处于柱的中心高度。
根据D值法,可以更准确的分析出框架结构在侧向力作用下的变形与受力。
框架的设计概念原则框架结构属于高次超静定结构,计算复杂,虽然可以依靠计算机进行精确分析,但必须建立在概念设计的基础之上。
对于框架结构设计,其概念原则有以下几点:强柱弱梁、强节弱杆、强剪弱弯、强压弱拉这是从破坏的延性与相对脆性的角度以及重要程度两方面来考虑的结果。
强柱弱梁——在结构的破坏过程中,柱的破坏会导致整体或局部结构的坍塌,因此要将柱设计得更加稳固;而相对的梁,由于其失效一般不会导致整体结构的问题,因此相对次要。
另外,由于柱的破坏可能出现相对脆性的状况,而梁的破坏一般均为延性,因此对于柱的设计,要选择更高的可靠度。
强节弱杆——节点与杆件的设计关系。
这一方面在于节点是杆件的联系,节点破坏要比杆件的破坏严重得多;另一方面也在于在现代的设计计算理论中,杆件设计已经较为成熟,而节点设计尚没有完善的理论。
强剪弱弯——与受弯的破坏过程相比,杆件受剪破坏过程体现出相对的脆性,而且受剪计算的计算公式也体现出更多的经验性而非理论性,防止受剪破坏是防止结构整体破坏的重点之一。
强压弱拉——使结构出现更多的受拉特征破坏,是设计的关键之一。
钢筋混凝土结构的受压破坏是混凝土的破坏,属于脆性;而受拉破坏是钢筋的屈服破坏,为延性。
因此设计者更希望将结构设计成以受拉破坏为特征的体系。
避免使用与框架成整体的小面积刚性墙体与框架成整体的小面积刚性墙体的刚度要远大于柱的刚度,会承担更多的侧向作用,因此,刚性墙体会改变框架结构的受力体系,改变结构的传力过程,使框架结构出现超出设计的破坏,这是很危险的。
柱宜采用正方形对称配筋,双向受弯设计,纵向梁不一定为联系梁这是因为在抗震地区,地震作用的方向是随机的,正方形属于双向对称截面,采用双向对称受弯设计,更有利于抗震。
由于多向随机的水平作用,各个方向均应设置框架梁。
另外,还要保证框架梁、柱刚性中心线应在一个平面内,避免偏心;避免用梁承担其他框架梁,同层梁的标高尽量一至,避免较大的高差;同时,框架柱的轴压比应控制在一定范围内。